CN113205719A - 导弹技术准备模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导弹技术准备模拟系统，包括：测试设备、导弹模拟弹体、雷达模拟系统、惯性控制与电气模拟系统和引战模拟系统。雷达模拟系统用以模拟导弹的雷达导引头并与测试设备信号连接。惯性控制与电气模拟系统包括模拟综控机、电气系统、舵机反馈信号模拟系统和惯性组合模块。本发明提供的导弹技术准备模拟系统能够模拟真实导弹技术准备阶段的操作，从而以低成本的方式帮助使用人员熟悉装备。

Description

导弹技术准备模拟系统

技术领域

本发明的实施例属于导弹训练技术领域，涉及一种导弹技术准备模拟系统。

背景技术

战术导弹以其具有的命中精度高、生存能力强及杀伤威力大等优点，受到人们的普遍重视，已成为反舰、防空及对地打击的重要武器装备。目前，各种新型战术导弹大量装备部队，如何使使用人员快速熟悉并掌握装备的操作过程，最大限度发挥地装备性能，已成为迫切需要解决的问题。

发明内容

为了解决前述技术问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供一种导弹技术准备模拟系统，以模拟真实导弹技术准备阶段的操作，从而帮助使用人员熟悉装备，尤其是导弹技术准备阶段的操作。

根据本发明的一个方面，提供了一种导弹技术准备模拟系统，包括：测试设备；导弹模拟弹体，包括弹身、可拆卸的导弹弹翼和尾翼，所述弹身与所述测试设备信号连接；雷达模拟系统，配置成用以模拟导弹的雷达导引头，所述雷达模拟系统与所述测试设备信号连接；惯性控制与电气模拟系统，包括：模拟综控机，配置成分别与测试设备和雷达模拟系统进行信号交联；电气系统，配置成根据来自雷达模拟系统的输入指令和信号通过复杂可编程逻辑器件逻辑控制电路和继电器转换成输出指令和信号，并将所述输出指令和信号传输至雷达模拟系统；舵机反馈信号模拟系统，配置成用以在测试过程中检测导弹模拟弹体中的舵机的电压信号，其在接收到模拟综控机发出的测试指令后采用模数转换生成标准响应电压信号，之后将所述标准响应电压信号通过所述模拟综控机反馈至所述测试设备；和惯性组合模块，配置成生成导航参数并在测试过程中通过所述模拟综控机将所述导航参数传输给所述测试设备；和引战模拟系统，与测试设备相连并包括模拟引信和模拟战斗部，所述模拟引信配置成起爆模拟战斗部。

本发明的实施例采用模拟系统进行训练。与使用真实装备相比，这种布置简化系统设计并降低了训练成本。

通过下文中参照附图对本发明的实施例所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

附图说明

本发明将参照附图来进一步详细说明，其中：

图1是本发明的一个实施例的导弹技术准备模拟系统的示意图；

图2是本发明的一个实施例的雷达模拟系统的原理框图；

图3是本发明的另一个实施例的雷达模拟系统的组成框图；

图4是本发明的一个实施例的检波与功率测量模块的组成框图；

图5A和图5B分别是本发明的一个实施例的检波模块和功率测量模块的组成框图；

图6是本发明的一个实施例的目标模拟器测量模块的示意图；

图7是本发明的一个实施例的控制模块的组成框图；

图8是本发明的一个实施例的模拟发射机的组成框图；

图9A-图9D分别是本发明的一个实施例的电气系统、舵机反馈信号模拟系统、模拟综控机和惯性组合模块的实现框图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

根据本发明的总体上的构思，提供了一种导弹技术准备模拟系统，包括：测试设备，该测试设备可对真实的装备进行测试；导弹模拟弹体，包括弹身、可拆卸的导弹弹翼和尾翼，所述弹身与所述测试设备信号连接；雷达模拟系统，配置成用以模拟导弹的雷达导引头，所述雷达模拟系统与所述测试设备信号连接；惯性控制与电气模拟系统，包括：模拟综控机，配置成与导弹技术准备模拟系统中的部件(例如测试设备、雷达模拟系统和引战模拟系统)进行信号交联；电气系统，配置成根据来自雷达模拟系统的输入指令和信号通过复杂可编程逻辑器件逻辑控制电路和继电器转换成输出指令和信号，并将所述输出指令和信号传输至雷达模拟系统；舵机反馈信号模拟系统，配置成用以在测试过程中检测导弹模拟弹体中的舵机的电压信号，其在接收到模拟综控机发出的测试指令后采用模数转换生成标准响应电压信号，之后将所述标准响应电压信号通过所述模拟综控机反馈至所述测试设备；和惯性组合模块，配置成生成导航参数并在测试过程中通过所述模拟综控机将所述导航参数传输给所述测试设备；和引战模拟系统，与测试设备相连并包括模拟引信和模拟战斗部，所述模拟引信配置成起爆模拟战斗部。

在使用真实装备进行导弹技术准备时，该过程会对装备(例如导弹)造成磨损，从而降低装备的寿命并增加训练成本。然而，本发明的导弹技术准备模拟系统模拟真实导弹技术准备阶段的操作，从而帮助使用人员熟悉装备，尤其是导弹技术准备阶段的操作。这种方式简化了系统设计并降低了成本。

如图1所示，所述导弹技术准备模拟系统包括测试设备、导弹模拟弹体、雷达模拟系统、惯性控制与电气模拟系统和引战模拟系统。

在实施例中，导弹模拟弹体包括弹身、可拆卸的导弹弹翼和尾翼，所述弹身与测试设备信号连接。该导弹模拟弹体具有与实弹基本一致的外形、重心、分离对接面、口盖和操作接口，该操作接口能够接收或输出相应的信号。而且，该导弹模拟弹体可以完成导弹弹体专业的弹翼和尾翼的拆装和状态转换操作、导弹进出箱(筒)操作项目、助推器对接及测试准备过程中电缆连接等课目的训练。

在实施例中，雷达模拟系统具有以下结构和功能：具有和实际装备相同的电路接口和逻辑功能；模拟雷达导引头具有和实装完全一致的测试接口，可直接与测试设备进行对接以实现与测试设备的信号连接，能够模拟实装导弹的雷达导引头的信号逻辑关系，可完成手动和自动测试流程；模拟末制导雷达在相同的外部测试环境下，可产生与实装一致的指令和信号，并发送给测试设备或其它系统；模拟完成末制导雷达自动、手动测试。如图2-3所示，雷达模拟系统包括检波与功率测量模块、目标模拟器测量模块、控制模块和模拟发射机。在图示的实施例中，雷达模拟系统的对外接口包括XS60、XS101、XS102和XS103，该类型和尺寸与真实装备完全一致。但本领域技术人员清楚的是，本发明的实施例并不限制于此，可以根据需要进行相应的修改。

进一步地，检波与功率测量模块能够对测试装置中的信号源、杂波源输出的微波信号进行检波、功率测量以及相位差测量，获取目标的距离、延时和功率电平，并发送给控制模块。而且，检波与功率测量模块能够获取干扰信号源参数，所述干扰信号源参数包括来自杂波源的微波信号的距离、功率、脉冲/连续波调制方式。

如图4所示，检波与功率测量模块包括检波电路和功率测量电路。在实施例中，检波电路完成对信号源、杂波源输出的微波信号的脉冲峰值功率检波和连续波功率检波。如图5A所示，检波电路包括信号源输出检波电路和杂波源输出检波电路，这两个电路均可以对相应的微波信号进行放大、包络检波和功率测量，得到模拟目标、杂波的包络信号和功率测量值。具体地，每个电路包括隔离器、放大器、滤波器、本振、混频器、滤波器和检波器。在实施例中，微波信号经过隔离器处理以及放大器的放大后传输至滤波器滤波，之后滤波后的信号被传输至混频器，在混频器处与本振信号混频并输出差频信号以得到中频接收信号，接着经由放大器和滤波器的处理，最后由检波器进行功率检波以输出检波信号。在实施例中，功率测量电路完成对检波电压的AD采样，反推计算出输入信号的功率。如图5B所示，功率测量电路包括高速AD采样电路、温度传感器和单片机。所述单片机根据所述模数采样电路输出的数字信号和温度传感器感测的环境温度获得检波电路输入至功率测量电路中的信号的功率。在使用时，高速AD(模数)采样电路对检波电路输出的检波信号采样转换为数字信号，温度传感器测量环境温度，单片机根据所感测到的环境温度和AD采样电路输出的数字信号，通过查表得到检波电路输入至功率测量电路中的对应信号的功率值。不同温度条件下的AD采样值对应的功率值需要使用频谱分析仪事先进行测量标定，形成温度-电压-功率对照表，并将该温度-电压-功率对照表存储在单片机的存储器中。。

进一步地，目标模拟器测量模块测量目标模拟器上目标源喇叭天线的位置并发送给控制模块。这样，可以从目标源喇叭天线的位置确定模拟目标的方位角，从而测量航向控制电压斜率。如图6所示，目标模拟器测量模块采用小型激光测距模块实现。在实施例中，激光测距模块可以通过串口(例如RS232)在接通电源开始工作后直接获取当前被测对象的距离，该串口将直接与控制器相连。激光测距模块被安装在目标模拟器的丝杠的一段平台上，以使得激光波束对准喇叭天线的根部，具体如图6所示。

进一步地，控制模块与测试设备、检波与功率测量模块和目标模拟器测量模块连接，是整个模拟末制导雷达的核心设备。在实施例中，控制模块完成模拟雷达信号与测试设备的信号接口、对检波与功率测量模块和目标模拟器测量模块进行控制，读取两个模块的测量数据，产生各种模拟指令和电压。具体地，控制模块接收模拟目标的延时、功率值和方位信息，并通过例如XS60插座、XS102插座接收控制模块命令和模拟综控机的命令，并在模拟工作状态下发出各种指令，产生自动增益控制(AGC)电压、距离电压和航向控制电压等状态信号。如图7所示，控制模块包括电源电路、继电器阵列、光耦隔离阵列、接口电路、数模(DA)转换电路、缓存器、运放阵列和处理器。处理器分别与电源电路、光耦隔离阵列、接口电路、数模转换电路和缓存器相连，从而对其进行相应的控制。光耦隔离阵列包括多个光耦隔离器，并与继电器阵列中的继电器相连。数模转换电路包括多个数模转换器，并与运放阵列中的运放器相连以放大信号。

进一步地，模拟发射机的作用是在进行自动测试流程时，输出一个Ku波段点频信号，并传送到测试设备的捷变频信号源(例如PJX-21A捷变频信号源)上，经引导后生成相同的频率信号并传送到目标源喇叭天线处，使检波与功率测量模块的接收信号频率保持固定。这样既模拟了末制导雷达完整的信号频率捷变跟踪过程，又使得实际检波与功率测量模块的频率保持恒定，从而大大降低了系统设计难度和电路复杂程度，也节约了经费。如图8所示，模拟发射机包括依次连接的基准源、梳状谱发生器、滤波器、倍频器和射频开关。工作时，基准源输出100MHz的高稳定度频率参考信号，经过梳状谱发生器产生100MHz的整数倍次谐波信号，再经过滤波器滤除其它谐波成分，并输出频率为1.1GHz的11次谐波信号，然后经过倍频器输出Ka波段连续波信号，最后经过射频开关进行调制输出模拟的Ka波段脉冲调制雷达信号。射频开关将调制后的微波点频信号输出到测试设备的捷变频信号源，捷变频信号源根据输入的微波点频信号，模拟产生目标回波信号，并将该信号输送到目标源喇叭天线，由目标源喇叭天线向空间辐射，雷达模拟系统的天线接收目标源喇叭天线辐射的信号，再输出到检波与功率测量模块进行处理，，从而实现了模拟导弹雷达信号的频率捷变跟踪过程。

在实施例中，惯性控制与电气模拟系统能够实现以下功能：测试技术准备，例如测试前的电缆连接；导弹撤收，例如解除测试电缆；联合测试；综合检查。在实施例中，惯性控制与电气模拟系统包括电气系统、舵机反馈信号模拟系统、模拟综控机和惯性组合模块。

如图9A所示，电气系统包括对外电气接口、光电耦合器、控制电路、隔离/驱动电路和继电器。来自雷达模拟系统的输入指令和信号被经由对外电气接口传输到电气系统，电气系统根据输入和输出指令和信号的特性分析，依靠继电器切换和电路转接给出各种(例如27V/27VD)测试指令与信号，并将测试指令与信号传输至雷达模拟系统。在实施例中，采用“CPLD+继电器”和继电器单独使用的方式组成整个电气系统的逻辑控制电路和指令电路，其输出信号的驱动能力参考测试设备的内部电路需求。

在实施例中，依据训练要求，在测试中需要检测舵机电压信号。因此，在接收到模拟综控机测试指令后，舵机反馈信号模拟系统采用数模(D/A)转换给出标准响应电压信号，并通过模拟电压和数字信号的形式将该标准响应电压信号传送出去。也就是，舵机反馈信号模拟系统在测试过程中检测导弹模拟弹体中的舵机的电压信号，其在接收到模拟综控机发出的测试指令后采用模数转换生成标准响应电压信号，之后将所述标准响应电压信号通过所述模拟综控机反馈至所述测试设备。具体实现过程可以参见图9B。

在实施例中，模拟综控机是导弹的核心，能够与导弹技术准备模拟系统中的部件(例如雷达模拟系统、测试设备和引战模拟系统)进行信号交联。如图9C所示，模拟综控机包括计算机、通讯模块、输入/输出(I/O)模块和继电器模块。计算机分别与输入/输出模块和继电器模块相连以控制输入/输出模块和继电器模块。通讯模块可以分别与继电器模块和输入/输出模块相连。例如，通讯模块可以包括1553B总线通讯卡和RS422通讯接口卡，1553B总线通讯卡与输入/输出模块相连，RS422通讯接口卡与继电器模块相连。在实施例中，模拟综控机还可以包括触摸屏、显示器、键盘、鼠标接口和局域网(LAN)接口。

在实施例中，惯性组合模块能够生成导航参数并在测试过程中通过模拟总控机将所述导航参数传输给测试设备。在综合测试时，为了解决搬动弹体转动的问题(例如转动90°)，可以设置一角度传感器(例如电子罗盘)，该角度传感器可以提供导弹弹体的转动信息。这一实现过程可以参见图9D。

在实施例中，引战模拟系统包括模拟引信和模拟战斗部。模拟引信配置成起爆模拟战斗部，并包括与测试设备兼容的电连接器。在实施例中，模拟引信包括控制器、执行机构、传爆机构、模拟引信体和用于锁定模拟引信体的锁定杆。除锁定杆外，上述部件均安装在密封、屏蔽的金属壳体内，因此该模拟引信具有安全保险、触发短延期作用功能。该模拟引信采用铝型材，按照实装结构和尺寸数据通过数控机床进行整体加工锁定杆。模拟引信内部安装电路板，用于原始状态的检测。模拟引信的电连接器与实装同型号，以便与实装测试设备兼容(即通信)。在实施例中，模拟战斗部包括依次设置的头部、战斗部和模拟炸药。所述模拟炸药采用填充材料，并装填于战斗部的内腔中，其质心和重量与实装相同。头部外形为圆锥加弧形的结构，在其外形弧锥部设置有四个呈“+”字形分布的防滑爪，防滑爪的作用是在导弹以较大的着角情况下撞击目标时防止战斗部发生跳弹现象，战斗部的内腔采用变轴线弧形旋转形成，在整个战斗部的后端设置有所述模拟引信。在一个示例中，战斗部包括依次设置的圆柱段和底座，圆柱段包裹在战斗部壳体内，且底座设置在战斗部壳体的后端，在战斗部壳体的前端设置有所述头部。在一个示例中，圆柱段的内腔空间是战斗部装填炸药的主要容腔，根据战斗部战技指标要求(主要是穿甲能力和主装药重量要求)，圆柱段外壳设计为前厚后薄的变壁厚结构形式，并在其后端内腔设置了两道内环形加强筋用以加强圆柱段的后端结构强度，后端设置的两个椭圆斜孔为引信电缆插头过孔。圆柱段的材料可以选用与头部材料相同的高强度合金结构钢。底座是安装在战斗部壳体后端用作引信装配容腔和作为战斗部装药装填口的一个零件，它通过例如6个螺钉紧固在模拟战斗部上，在底座上的两个椭弧形通孔是模拟战斗部的炸药装填口。盖板装配在底座上，用以密封模拟战斗部的装药装填口。本领域技术人员清楚的是，对于模拟战斗部的描述仅是示例性的，而不是限制性的，本领域技术人员可以根据需要进行相应的修改。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导弹技术准备模拟系统，包括：

测试设备；

导弹模拟弹体，包括弹身、可拆卸的导弹弹翼和尾翼，所述弹身与所述测试设备信号连接；

雷达模拟系统，配置成用以模拟导弹的雷达导引头，所述雷达模拟系统与所述测试设备信号连接；

惯性控制与电气模拟系统，包括：

模拟综控机，配置成分别与测试设备和雷达模拟系统进行信号交联；

电气系统，配置成根据来自雷达模拟系统的输入指令和信号通过复杂可编程逻辑器件(CPLD)逻辑控制电路和继电器转换成输出指令和信号，并将所述输出指令和信号传输至雷达模拟系统；

舵机反馈信号模拟系统，配置成用以在测试过程中检测导弹模拟弹体中的舵机的电压信号，其在接收到模拟综控机发出的测试指令后采用模数转换生成标准响应电压信号，之后将所述标准响应电压信号通过所述模拟综控机反馈至所述测试设备；和

惯性组合模块，配置成生成导航参数并在测试过程中通过所述模拟综控机将所述导航参数传输给所述测试设备；和

引战模拟系统，与测试设备相连并包括模拟引信和模拟战斗部，所述模拟引信配置成起爆模拟战斗部。

2.根据权利要求1所述的导弹技术准备模拟系统，其中所述模拟综控机包括计算机、通讯模块、输入/输出(I/O)模块和继电器模块。

3.根据权利要求1所述的导弹技术准备模拟系统，其中所述雷达模拟系统包括：

检波与功率测量模块，配置成对所述测试装置中的信号源、杂波源输出的微波信号进行检波、功率测量以及相位差测量，获取模拟目标的距离、延时和功率电平信息，并发送给控制模块；

目标模拟器测量模块，配置成测量目标模拟器上目标源喇叭天线的位置并发送给控制模块；

控制模块，配置成完成模拟雷达信号与测试设备的信号接口，对检波与功率测量模块和目标模拟器测量模块进行控制，读取检波与功率测量模块和目标模拟器测量模块的测量数据并产生模拟指令和电压；和

模拟发射机，配置成在测试过程中输出与导弹的雷达频率一致的微波点频信号，并将所述微波点频信号传输到所述测试设备的捷变频信号源上以模拟导弹的雷达信号频率捷变跟踪过程。

4.根据权利要求3所述的导弹技术准备模拟系统，其中所述检波与功率测量模块还配置成获取干扰信号源参数，所述干扰信号源参数包括来自杂波源的微波信号的距离、功率、脉冲/连续波调制方式。

5.根据权利要求4所述的导弹技术准备模拟系统，其中所述检波与功率测量模块包括：

检波电路，配置成分别对信号源和杂波源输出的微波信号的脉冲峰值功率检波和连续波功率检波；

功率测量电路，配置成对检波电压的模数(AD)采样并反推计算出检波电路的输入至功率测量电路中的信号的功率。

6.根据权利要求5所述的导弹技术准备模拟系统，其中

所述检波电路包括信号源输出检波电路和杂波源输出检波电路，其中所述信号源输出检波电路和杂波源输出检波电路均包括隔离器、放大器、滤波器、本振、混频器、滤波器和检波器；

所述功率测量电路包括模数(AD)采样电路、温度传感器和单片机，所述单片机分别与所述模数采样电路和温度传感器连接，且所述单片机根据所述模数采样电路输出的数字信号和温度传感器感测的环境温度获得检波电路输入至功率测量电路中的信号的功率。

7.根据权利要求3所述的导弹技术准备模拟系统，其中

所述目标模拟器测量模块包括激光测距模块，所述激光测距模块通过串口获取目标源喇叭天线的距离信息并通过所述串口与所述控制模块相连；

所述控制模块分别与所述测试设备、检波与功率测量模块和目标模拟测量模块连接；

所述模拟发射机包括依次连接的基准源、梳状谱发生器、滤波器、倍频器和射频开关，所述射频开关将调制后的微波点频信号通过目标源喇叭天线输出到所述检波与功率测量模块，以实现模拟导弹的雷达信号频率捷变跟踪过程。

8.根据权利要求7所述的导弹技术准备模拟系统，其中所述激光测距模块被安装在目标模拟器上并使得激光波束对准喇叭天线的根部。

9.根据权利要求1所述的导弹技术准备模拟系统，其中模拟引信包括控制器、执行机构、传爆机构、模拟引信体和用于锁定所述模拟引信体的锁定杆，所述控制器分别与执行机构和传爆机构连接，所述模拟引信体和所述执行机构和传爆机构连接。

10.根据权利要求9所述的导弹技术准备模拟系统，其中模拟战斗部包括战斗部和模拟炸药，所述模拟炸药装填于战斗部的内腔中，所述模拟引信设置在所述战斗部的后端。

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